第4章功率放大电路

第四章 功率放大电路4.1 概 述 4.2 乙类互补对称功率放大电路 4.3 甲乙类互补对称功率放大电路 甲乙类双电源互补对称电路 甲乙类单电源互补对称电路

4.1

概述

什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动 作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。 能输出较大功率的放大器称为功率放大器

例： 扩音系统

信 号 提 取

电 压 放 大

功 率 放 大

一. 功放电路的特点(1)输出功率Po尽可能大 (2) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须 注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、 UCEM 、 PCM 。

IcICM PCM

UCEM

uce

(3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(4) 电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量 减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的 效率( )。 (5)功放管散热和保护问题

二、功率放大电路分析方法因功率放大电路在大信号状态，微变等效电路不能 用，通常采用图解分析法。

三、主要技术指标(1)Uomax和Iomax要大在不发生非线性失真情况下，功率放大电路最大的 输出电压和输出电流。

(2)Po和Pomax要大Po定义为输出电压和输出电流有效值的相乘积。即

Po U o I o

U om I om 2

1 U om I om 2 2

Uom和Iom分别为输出电压和电流的峰 值。

Pomax定义为在基本不失真的情况下，放大电路最大输出 电压和最大输出电流有效值的乘积。 Uomax,Iomax分别 为最大的输出电压和输出电流。 (3) 管耗PT要小 损耗在功率放大管上的功率叫做功放管的损耗，用PT 表示。 (4) 效率要高Po 100% PE

Po:提供给负载的交流功率 PE:直流电源提供的功率

四、 功率放大电路的工作状态与效率的关系1、提高η对功放电路非常重要，如何提高η呢？ 在小信号放大电路中，在保证输出信号不失真情况 下，静Q应尽量选低，降低静态功耗,η自然就提高。所 以η和静Q有密切的关系。

2. BJT的几种工作状态甲类：Q点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过BJT。 A、三极管导通角为360°, 不管有无交流输入信号 ui, PE=ICUCC。 B、当ui=0时，PE全部消耗 在管子和电阻上。 当ui≠0时， PE一部分转换为PO,另一部 分消耗在功放管上,理想情况 下η ≤50%。

iC

ICQ

Q1

UCEQ

VCC uCE

C、甲类工作状态非线性失 真小，但η低。

2. BJT的几种工作状态乙类：静态电流为0,BJT只在正弦信号的半个周期 内均导通。导通角Q=180°

iC

ICQ

VCC uCE

Q3

2. BJT的几种工作状态甲乙类:静态工作点处 于甲类和乙类之间: A、导通角 180°<Q<360° B、甲乙类与乙类的η 高，理想时达

到78%, 因为Q点偏低，IC产 生严重的截止失真。 但可通过采取适当的 电路结构可以使这两 类电路既保持管耗小， 又不致于产生较大的 失真。

iC

ICQ

Q2 VCC

uCE

4.2 乙类互补对称功率放大电路

一. 结构互补对称： 电路中采用两个晶

+ VCC

T 1 ui T2-

体管：NPN、PNP各一支；

uoRL

两管特性一致。组成互补对称式射极输 出器。

VCC

二、工作原理(设ui为正弦波)静态时： ui = 0V ic1、ic2均=0(乙 类工作状态) uo = 0V动态时：+ VCC

ic1 T1

uiT1导通，T2截止 iL= ic1 ; T1截止，T2导通 iL=ic2

uo T2ic2-

ui > 0V ui 0V

RL

VCC

T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。

组合特性分析——图解法iC1ui

+ VCC

T 1 uo T2RL

UCES

Q VCC

UCES

uCE-

VCC

Uom

iC2

负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES

三、分析计算1.输出功率PoPo = U o I o U om 2 U om U om 2 RL 2 RL2

+ VCC

最大不失真输出功率PomaxuiPomax (VCC U CES ) 2 VCC 2 RL 2 RL2

T 1 uo T2-

RL

VCC

2.管耗PT一个管子的管耗PT1 1 = 2π

+ VCC

T 1 ui T2-

π 0

π

0

(VCC

u uo ) o d( t ) RL

uoRL

1 2π

(VCC

U om sin t U om sin t ) d( t ) RL2

VCC

1 VCC U om U om ( ) RL 4

两管管耗PT = 2 PT1

2 VCC U om U om ( ) RL 4

2

3.电源供给的功率PE

PE = Po PT 4.效率

2VCCUom RL2 VCC RL

2

当 U V 时， PEm om CC

最高效率 max

Po Uom = PE 4 VCC

Uom VCC 时， max

4

78.5 %